Применение

Получение.

Химические свойства.

Основы лесопаркового хозяйства

Методические указания к самостоятельной работе для студентов лесохозяйственного факультета, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 656200 «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»

Лицензия ИД №14185 от 6.03.2001 г.

Формат 60*94 1/16 Объем 1,6 п.л. Тираж 50 экз.

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Брянск, пр-т Ст.-Димитрова, 3

Редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати

Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов. Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами.

Первый синтез простейших углеводов из формальдегида в присутствии гидроксида кальция был произведен А. М. Бутлеровым в 1861 г.:

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям, в результате которых освобождается энергия, которая накопилась в процессе фотосинтеза. Упрощенно процесс окисления глюкозы в организме можно выразить следующим уравнением:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + Q

Этот процесс протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно. Так как глюкоза легко усваивается организмом, ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.).

В молекулах олигосахаридов содержится от двух до десяти остатков моносахаридов. В зависимости от числа остатков простых сахаров их называют дисахаридами, трисахаридами, тетрасахаридами и т. д. Чаще всего в природе встречаются дисахариды — лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар) и сахароза (свекловичный сахар). Они построены из двух остатков гексоз (глюкозы и др.), соединенных по месту 1→4, 1→2 и других углеродных атомов.

Лактоза и мальтоза содержат свободную альдегидную группу (полуацетальный гидроксил в циклических формах).

Полисахариды представляют собой высокомолекулярные полимеры моносахаридов и их производных. К ним относятся крахмал, гликоген, декстраны, клетчатка, пектиновые вещества, агар-агар и др.

Основным углеводом молока является молочный сахар, или лактоза (см. рис. ниже). Наряду с лактозой в молоке содержатся другие углеводы: моносахариды (глюкоза и галактоза) и их производные, а также трисахариды и более сложные олигосахариды. Лактоза и часть моносахаридов находятся в сыворотке в свободном состоянии (в виде истинного раствора), часть моносахаридов и их производных входит в состав углеводных компонентов гликопротеидов. Молочный сахар выполняет главным образом энергетическую функцию и, кроме того, как и другие олигосахариды, является стимулятором роста полезной микрофлоры кишечника новорожденного.

ЛАКТОЗА (МОЛОЧНЫЙ САХАР)

Содержание лактозы в молоке коров составляет в среднем 4,6% (4,4 - 4,9%).

Строение и свойства. Лактоза — дисахарид, построенный из остатков D-глюкозы и D-галактозы, соединенных связью 1→4.

3

Лактоза в 5—6 раз менее сладкая, чем сахароза*, и хуже растворяется в воде.

В молоке молочный сахар находится в двух формах**: α и β. При 20 °С содержится 40% α-лактозы и 60% β-лактозы. α-Форма менее растворима, чем β-форма. Обе формы могут переходить одна в другую, они вращают плоскость поляризации вправо. Удельное вращение равновесного раствора при 20 °С составляет 52,5°. Скорость перехода одной формы в другую зависит от температуры.

Из водных растворов лактоза кристаллизуется с одной молекулой кристаллизационной воды в α-гидратной форме. В такой форме ее получают из молочной сыворотки и используют в производстве пенициллина, в пищевой и фармацевтической промышленности. Кристаллизация лактозы при выработке сгущенного молока с сахаром — очень важная технологическая операция, обусловливающая качество молочных консервов.

При нагревании молока до температуры выше 100 °С (особенно при стерилизации и высокотемпературной обработке) молочный сахар частично превращается в лактулозу. Лактулоза отличается от молочного сахара тем, что содержит вместо остатка глюкозы остаток фруктозы.

4

Лактулоза хорошо растворяется в воде (не кристаллизуется даже в концентрированных растворах), в 1,5—2 раза более сладкая, чем лактоза. Ее широко применяют в производстве продуктов детского питания, так как кроме перечисленных положительных свойств лактулоза стимулирует развитие бифидобактерий в кишечнике детей. Обычно при выработке сухих молочных продуктов для детского питания используют смесь лактулозы с лактозой — лакто-лактулозу.

*Если сладкий вкус сахарозы принять за 100%, то у лактозы он будет равен 16—30%, глюкозы — 74, фруктозы — 173%.

**Форма определяется положением полуацетального гидроксила.

Для производства сиропа лакто-лактулозы используют раствор молочного сахара-сырца с содержанием 15% лактозы. Раствор смешивают со щелочью (доводя рН до 11) и осуществляют изомеризацию лактозы при температуре 68—72 °С в течение 5—7 мин. Затем раствор нейтрализуют кислотой и сгущают.

Сейчас лактулозу широко применяют во многих странах не только для выработки продуктов детского питания, но и в медицине — при лечении различных кишечных заболеваний, цирроза печени, диабета и др. Кроме того, перспективно использование ее в сельскохозяйственном животноводстве — для предупреждения дисбактериозов у молодняка сельскохозяйственных животных.

При высоких температурах нагревания (160—180°С) молочный сахар карамелизуется и раствор лактозы приобретает коричневую окраску. При принятых в молочной промышленности режимах тепловой обработки молока карамелизации лактозы почти не происходит.

Нагревание молока при температуре выше 95°С вызывает его легкое побурение. Оно обусловлено не карамелизацией, а реакцией между лактозой, белками и некоторыми свободными аминокислотами (реакция Майара, или Мейлларда). В результате реакции образуются меланоидины (от греч. melanos — черный) — вещества темного цвета с явно выраженным привкусом карамелизации. Химический состав меланоидинов точно не установлен.

Молочный сахар под действием разбавленных кислот гидролизуется. При этом он распадается на D-галактозу и D-глюкозу, которые затем превращаются в альдегиды и кислоты. Молочный сахар гидролизуется также под действием лактазы, выделяемой молочнокислыми бактериями, дрожжами и другими микроорганизмами.

Брожение. Это процесс глубокого распада молочного сахара (без участия кислорода) под действием ферментов микроорганизмов. При брожении молочный сахар распадается на более простые соединения: кислоты, спирт, углекислый газ и пр. В результате выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности организмов. В зависимости от образующихся продуктов различают молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и другие виды брожения.

Все виды брожения до образования пировиноградной кислоты идут по одному и тому же пути. На первой стадии молочный сахар под влиянием лактазы (β-галактозидазы) распадается на моносахариды: глюкозу и галактозу (галактоза не подвергается непосредственному брожению и переходит в глюкозу):

В дальнейшем глюкоза вовлекается в целый ряд ферментативных реакций (рис. 15). Из каждой молекулы глюкозы образуется две молекулы пировиноградной кислоты.

Последующие превращения пировиноградной кислоты (в зависимости от вида брожения) идут в разных направлениях, которые определяются специфическими особенностями (составом ферментов) микроорганизмов.

Молочнокислое брожение — основной процесс при производстве кисломолочных продуктов, сыров, кислосливочного масла. Спиртовое брожение происходит при выработке кефира, кумыса и ацидофильно-дрожжевого молока. Пропионовокислое брожение играет важную роль в созревании сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский и др.). Маслянокислое брожение при производстве молочных продуктов нежелательно, так как является причиной появления в кисломолочных продуктах неприятного вкуса и запаха, а в сырах — вспучивания.

Дата добавления: 2015-07-13